陳莉 威海市技術(shù)學(xué)院

數(shù)控機(jī)床熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用

陳莉 威海市技術(shù)學(xué)院

時(shí)代的發(fā)展伴隨著科技的創(chuàng)新，也帶動(dòng)著各行業(yè)的不斷發(fā)展。而對(duì)于工業(yè)來(lái)說(shuō)，不斷提升技術(shù)水平也是發(fā)展的必然趨勢(shì)。而數(shù)控機(jī)床也是多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中較為常見(jiàn)的基礎(chǔ)設(shè)備，一般數(shù)控機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱誤差問(wèn)題，而要降低這些誤差問(wèn)題對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的影響，則需要通過(guò)補(bǔ)償?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。

數(shù)控機(jī)床 熱誤差 實(shí)時(shí)補(bǔ)償

相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床而言，數(shù)控機(jī)床的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在加工的精確性、科學(xué)性與高效性，但是對(duì)于多數(shù)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，往往在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生熱誤差，而研究對(duì)這些熱誤差的補(bǔ)償也是當(dāng)下的研究的重點(diǎn)問(wèn)題。就此，筆者將通過(guò)本文，就數(shù)控機(jī)床熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用應(yīng)用方面入手，將進(jìn)行具體的調(diào)查研究。

1 誤差解析及補(bǔ)償簡(jiǎn)介

1.1 數(shù)控機(jī)床的誤差解析

誤差解析也是實(shí)現(xiàn)后期誤差補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)，唯有提前了解數(shù)控機(jī)床的誤差及誤差產(chǎn)生的因素，方能保證對(duì)機(jī)床運(yùn)作流程進(jìn)行把控，同時(shí)確定誤差的特點(diǎn)以及各類(lèi)誤差的聯(lián)系，也能保證最終誤差補(bǔ)償?shù)目茖W(xué)性。而在一般條件下，誤差解析流程可以涵蓋以下兩點(diǎn)，其一，誤差產(chǎn)生的因素，常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床主要包含主軸、床身、立柱及旋轉(zhuǎn)軸等幾類(lèi)，而在數(shù)控機(jī)床運(yùn)作流程中誤差的就會(huì)出現(xiàn)。而且數(shù)控機(jī)床的誤差類(lèi)型多種多樣，即如發(fā)熱變形產(chǎn)生的誤差、運(yùn)行誤差、部件誤差、夾具差異等等，此外，這些差異可以按照特征區(qū)分為移動(dòng)與固定兩類(lèi)，雖然根據(jù)誤差補(bǔ)償管道進(jìn)行解析，主要可以分為位置與非位置兩種。

1.2 數(shù)控機(jī)床的誤差補(bǔ)償

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，誤差問(wèn)題與錯(cuò)誤問(wèn)題是具有明顯差異性的，而且兩者都是現(xiàn)實(shí)中比較多見(jiàn)的，對(duì)于誤差而言，往往是無(wú)法避免和糾正的，降低與控制誤差也是唯一的控制流程；而錯(cuò)誤則是恰恰相反，可以避免與糾正。而誤差補(bǔ)償也是降低與控制誤差的長(zhǎng)久手段，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)人工方式建立新誤差或者降低初始誤差的影響，同時(shí)在基于初始誤差的一般數(shù)值條件下，采用統(tǒng)計(jì)分析、歸納等方法建立出誤差分析等多種方案建立數(shù)字模型，從而實(shí)現(xiàn)建立的誤差與初始誤差的相似性甚至一致性，同時(shí)在取值方面兩者互為相反數(shù)，進(jìn)而滿(mǎn)足誤差補(bǔ)償?shù)男枨螅鰪?qiáng)對(duì)加工大小的科學(xué)把控。

2.數(shù)控機(jī)床熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用

2.1 構(gòu)建幾何及熱誤差的整體數(shù)學(xué)模型

為了保證運(yùn)算器件與到刀尖的誤差管控，則需要構(gòu)建幾何及熱誤差的整體數(shù)學(xué)模型，主要涵蓋固定坐標(biāo)系和可移動(dòng)坐標(biāo)系，從而方便根據(jù)現(xiàn)實(shí)機(jī)床機(jī)軸及發(fā)熱變形等情況進(jìn)行調(diào)整，最后通過(guò)運(yùn)算獲得精確的誤差數(shù)據(jù)。即優(yōu)先在直角坐標(biāo)系中表現(xiàn)出兩主軸刀尖所在區(qū)域，同時(shí)把以上對(duì)應(yīng)位置依次轉(zhuǎn)移至中或大拖板坐標(biāo)系，然后在放在穩(wěn)定坐標(biāo)體系中?；谧詈笪恢毛@得刀尖出現(xiàn)的誤差問(wèn)題，同理可以運(yùn)用到工件誤差運(yùn)算中，就是把所有工件的表面被打磨的位置置于對(duì)應(yīng)坐標(biāo)體系中，最后置于固定坐標(biāo)體系，最后以常規(guī)運(yùn)算取得具體的誤差情況，因?yàn)榈都恻c(diǎn)與工件的均被切削點(diǎn)定位一個(gè)點(diǎn)，所以位置標(biāo)識(shí)、誤差指標(biāo)等相關(guān)信息同樣用于整體誤差換算過(guò)程中，主要是基于整體誤差解析進(jìn)而判定機(jī)床是否存在對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生作用的誤差以及影響效果大小。

2.2 主軸熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)

對(duì)于主軸的熱誤差補(bǔ)償來(lái)說(shuō)，主要是基于數(shù)控體系整體的可拓展特征，基于 PMAC 控制卡調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)整體的編程碼，從而保證主軸熱誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)男Ч?。而且一般的誤差實(shí)時(shí)補(bǔ)償主要是基于數(shù)控機(jī)床的熱關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置一臺(tái)智能溫度傳感設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)以對(duì)機(jī)床的溫度參數(shù)的收集獲取，同時(shí)將取得溫度信息以 ARM 處理器調(diào)整，最后將獲得的溫度參數(shù)直接傳輸?shù)诫娔X，由電腦作為媒介，在預(yù)先構(gòu)建完成的軸熱誤差數(shù)學(xué)模型直接融合相關(guān)溫度參數(shù)，最后算出一定的熱誤差補(bǔ)償參數(shù)，并且將補(bǔ)償參數(shù)直接導(dǎo)入到數(shù)控機(jī)床控制流程中，控制設(shè)備將按照初始數(shù)控流程規(guī)劃的坐標(biāo)指標(biāo)和導(dǎo)入誤差補(bǔ)償數(shù)據(jù)，即時(shí)管控刀架附加進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)針對(duì)主軸熱形變進(jìn)行調(diào)和，最終實(shí)現(xiàn)減少熱誤差，提升加工質(zhì)量的目標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床屬于工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備，其發(fā)展與改革也將影響到生產(chǎn)的效果，而加工生產(chǎn)的精確性往往是保證工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性標(biāo)識(shí)。而誤差補(bǔ)償技術(shù)是保證數(shù)控機(jī)床加工效率以及科學(xué)運(yùn)作的關(guān)鍵，特別是保證生產(chǎn)的主要產(chǎn)能，同時(shí)增加機(jī)床的運(yùn)用方差，而且伴隨著數(shù)控機(jī)床的調(diào)查研究以及分析的持續(xù)深入化，未來(lái)勢(shì)必會(huì)有全新的誤差補(bǔ)償技術(shù)取代現(xiàn)有的技術(shù)，從而保證將熱誤差控制在一定的范疇內(nèi)。

[1] 李興淵.試論廣播電視發(fā)射臺(tái)站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)[J].中國(guó)廣電技術(shù)文萃，2015，01（01):81-83.

[2] 鄔雪梅.廣播電視發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技傳播，2013,02（02）：12-20.

[3] 鄔再新,吳永偉. 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在精密臥式加工中心熱誤差的預(yù)測(cè)[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù). 2017(08)

[4] 姜輝,楊建國(guó),李自漢,姚曉棟. 基于誤差分解的數(shù)控機(jī)床熱誤差疊加預(yù)測(cè)模型及實(shí)時(shí)補(bǔ)償應(yīng)用[J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(05)

陳莉，1973.04，女，威海市技術(shù)學(xué)院，講師，主要從事機(jī)電一體化、電工電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的理論與實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作。